Способ изготовления полос холоднокатаного листового проката для эмалирования из низкоуглеродистой стали типа 08, легированной фосфором (0,04 - 0,10 мас.%) и алюминием (0,02 - 0,08 мас.%)

 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам производства холоднокатаного листа, предназначенного к глубокой вытяжке и качественному эмалированию. В способе производства холоднокатаного листового проката для эмалирования из низкоуглеродистой стали типа 08, легированной фосфором (0,04 - 0,10 мас. % ) и алюминием (0,02 - 0,08 мас. % ), включающем горячую прокатку с T_кп 830 - 860С, принудительное охлаждение перед смоткой полосы в рулон, смотку в рулон при T_см = 680 - 760С, холодную прокатку с обжатием 68 - 75% , рекристаллизационный отжиг при 680 - 750С и дрессировку. Полосы сматывают в рулоны с температурой, зависимой от содержания алюминия и фосфора в стали: T_см=[650+200(AP+Al)± 10°C], холодную прокатку производят на разношероховатых рабочих валках как минимум в последней клети стана холодной прокатки с соотношением шероховатостей, поверхностей верхнего валка к нижнему, зависимым от содержания фосфора в стали: R¹_a/R²_a=(0.67+33.3·P)± 0.15, при этом расположенный сверху рабочий валок с большей шероховатостью соприкасается с нижней по горячей прокатке поверхностью деформируемой горячекатаной полосы.

Изобретение относится к черной металлургии, к производству холоднокатаного листа, предназначенного к глубокой вытяжке и качественному эмалированию.

Известен способ производства холоднокатаного листа для эмалирования из непрерывнолитой заготовки конвертерной стали. По известному способу температуру конца прокатки выдерживают в диапазоне температур конца прокатки 780-820^oC, температуру смотки Т_cм 690-710^oC, отсутствуют рассогласования скоростей рабочих валков при горячей, холодной прокатке и дрессировке проводится и колпаковый отжиг. Недостатком известного способа является отсутствие гарантий по штампуемости стали.

Известен способ получения листовой стали для эмалирования, обладающей высокой стойкостью к образованию дефекта "рыбья чешуя" и способностью к вторичной обработке давлением. По известному способу стальную заготовку, содержащую, мас. % : С ≅ 0,015; Mn ≅ 0,50; Тi 0,01-0,30; S 0,018-0,050; Cu 0,005-0,07; B 0,0001-0,0013 нагревают до 1150-1350^oC, подвергают горячей прокатке, холодной прокатке и отжигу в контейнерах или непрерывных линиях в зависимости от содержания меди.

Недостатком известного способа является необходимость в специальном оборудовании для получения низкого содержания углерода, дополнительное легирование стали титаном и медью, проведение непрерывного отжига.

Известен способ изготовления листовой стали для эмалирования и сверхглубокой вытяжки, обладающей высокой адгезионной способностью по отношению к эмали. По известному способу непрерывнолитой сляб из стали, содержащий, мас. % : С ≅ 0,003; Mn ≅ 0,50; Аl ≅ 0,030 двукратное и более по отношению к углероду содержание ниобия, но не ≥ 0,04 (не считая Nb, связанный в оксид ниобия) 0,002 - 0,007 В; 0,0026 - 0,0100 N, нагревают до 1000 - 1200^oC и подвергают горячей прокатке, затем холодной прокатке и наносят на поверхность стали гальваническое покрытие никелем, после чего проводят рекристаллизационный отжиг при температуре выше точки начала рекристаллизации, но ≅ 1000^oC.

Недостатками известного способа наряду с трудностями, связанными с достижением в промышленных условиях ультранизкого содержания углерода, являются дополнительное легирование стали ниобием и расходы при нанесении на поверхность холоднокатаной стали гальванического покрытия.

Известен способ прокатки низкоуглеродистой стали с содержанием алюминия 0,01-0,07% для последующего эмалирования.

По известному способу сталь марки 08Ю прокатывают в холодную на паре разношероховатых валков с заданной пропорцией в величинах шероховатостей в зависимости от содержания алюминия в стали.

Недостатком известного способа является априорное утверждение, что сталь марки 08Ю в любом случае обладает высокой склонностью к сложной вытяжке, хотя на практике штампуемость стали на всегда обеспечена необходимой технологией производства. Кроме того, как показывают исследования, склонность эмалированной стали к дефекту "рыбья чешуя" далеко не во всех случаях определяется текстурой поверхностных слоев стали и наклон плоскости симметрии текстуры за счет разной шероховатости далеко не всегда обеспечивает качество покрытия.

Известен наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату способ изготовления холоднокатаной листовой стали для эмалирования, обладающей способностью к глубокой вытяжке и низкой склонностью эмали к образованию "рыбья чешуя".

По известному способу полосы из стали, содержащей, мас. % : С 0,02-0,10; Mn 0,05-0,50; Al 0,2-0,10; B 0,001-0,01; Cu 0,01-0,05; N₂ 0,003-0,015; причем Δ N = 14/11 [B] = = 0,003-0,008, поcле горячей прокатки сматывают в рулон при 400-550^oC, подвергают холодной прокатке и рекристаллизационному отжигу со скоростью нагрева ≅ 150^oС/ч. Рекристаллизационный отжиг совмещают с обезуглероживающим отжигом, благодаря чему снижают содержание углерода в стали до уровней, меньших 0,01% .

Недостатком известного способа является необходимость в обезуглероживающем отжиге, а также трудновыполнимые в металлургической практике требования по соотношению содержания в стали бора и азота.

Цель изобретения - разработка сравнительно простого и недорогого способа производства холоднокатаного листа из низкоуглеродистой стали, предназначенного для эмалирования, сочетающего высокую способность к штамповке и стойкость против образования дефекта "рыбья чешуя" на готовых изделиях.

Указанная цель достигается тем, что сляб низкоуглеродистой стали, легированной фосфором (0,04-0,10 мас. % ) и алюминием (0,02-0,08 мас. % ), нагретый в нагревательной печи до 1240-1280^oC, прокатывают на стане горячей прокатки с температурой окончания прокатки Т_кп = 830-860^oC, полосы душируют на отводящем рольганге и сматывают с температурой Т_cм, зависящей от содержания фосфора и алюминия в стали: Т_cм = [650 + +200 (4Р + Аl)] + 10^oC, прокатывают вхолодную с суммарным обжатием 64-75% в разношероховатых рабочих валках с соотношением шероховатостей поверхностей рабочих валков, зависящем от содержания фосфора в стали: R¹_а/R²_а = (0,67 + 33,3Р) + 0,15, при этом размещение валков с разной шероховатостью согласуется с расположением полосы при горячей прокатке: валок с большей шероховатостью соприкасается с нижней по горячей прокатке стороной, далее проводят рекристаллизационный отжиг с непрерывным нагревом до 680-750^оС, осуществляют дрессировку с подачей эмульсии в очаг деформации с обжатием 0,8-1,2% .

Сущность предложенного способа состоит в том, что полосы из низкоуглеродистой стали, легированные фосфором и алюминием, мас. % : (P 0,04-0,10 и Al 0,02-0,08), после горячей прокатки душируют и сматывают в рулоны с Т_см = [650 + 200 (4Р + Al) + 10^o] , холодную прокатку проводят на разношероховатых валках как минимум в последней клети стана с отношением шероховатостей верхнего к нижнему валку: R¹_а/R²_а = (0,67 + +33,3Р) + 0,15 (валок с большей шероховатостью входит в контакт с нижней по горячей прокатке поверхностью полосы), рекристаллизационный отжиг проводят без промежуточных остановок до температуры отжига 600-750^oC, затем полосы дрессируют.

Предлагаемый способ учитывает механизмы образования необходимой структуры и текстуры с повышенной способностью к глубокой вытяжке и механизмы формирования дефекта "рыбья чешуя", связанные с водородонасыщением стали на границах зерен и межзеренных сегрегациях и эффектами обезводораживания стали перед эмалированием. Микролегирование стали фосфором и алюминием за счет формирования на специальных границах зерен фосфорсодержащих сегрегаций обеспечивает получение структуры стали с повышенной октаэдрической текстурой, придающей материалу способность к глубокой вытяжке, а варьирование температурой смотки в указанном диапазоне содержаний фосфора и алюминия в пределах 680-750^oC позволяет вовремя выделить избыточный водород, поглощенный дефектами структуры и границами зерен через металл в атмосферу. Этому процессу также способствуют внутренние напряжения, создаваемые прокаткой в разношероховатых валках, во время рекристаллизационного отжига.

Согласование холодной прокатки в разношероховатых валках с особенностями теплоотвода при охлаждении полосы на отводящем рольганге при горячей прокатке (верх полосы во время холодной прокатки соответствует низу полосы при горячей прокатке) способствует образованию благоприятной для штамповки кристаллографической текстуры и создает дополнительные стимулы для удаления избыточного водорода из стали. С увеличением содержания фосфора в стали требуется большее соотношение шероховатостей поверхности рабочих валков для поддержания асимметричных внутренних напряжений и диффузии водорода через границы зерен. Холодная прокатка полос низкоуглеродистой стали производится до момента, когда величина R¹_а/R²_а cоответствует указанному соотношению. По мере износа валков при прокатке металла наступает момент, когда это требование перестает выполняться за счет более быстрого износа валка с большей шероховатостью. В этом случае необходима замена валков в последней клети стана.

Предложенный способ может быть осуществлен следующими способами.

П р и м е р 1. Непрерывнолитые слябы конвертерной стали химического состава, мас. % : C 0,048; Si 0,03; Mn 0,32; Al 0,054; Р 0,047; V 0,017; Cr 0,03; Ni 0,05; Cu 0,09; S 0,018; N 0,01 прокатывали на широкополосном стане на полосы толщиной 2,5 мм с Т_кп 845-855^oC и Т_cм 690-710^oC. Температура смотки соответствовала зависимости Т_cм = [650 + 200 (4P + Al)] + 10^oC. Затем после травления полосы прокатывали на стане холодной прокатки "1700" на толщину 0,8 мм (ε = 68% ), поверхность бочки верхнего рабочего валка в последней клети стана имела шероховатость R¹_а = 1,7 мкм/соотношение шероховатостей соответствовало формуле R¹_а/R²_а/0,67 + 33,3 Р) + 0,15. Колпаковый отжиг проводят по режиму для стали 08 кп при 700^oC выдержка 16 ч, время отжига 46 ч, время охлаждения 18 ч, температура распаковки 120^oC, затем выполняют дрессировку с подачей эмульсии в очаг деформации с обжатием 0,8-1,2% .

Механические свойства готовой стали следующие: σ_т 24-26 кг/мм²; σ_в 35-57 кг/мм², δ_ч 34-36% ; δ₁₀ 39-42% , δ_р 24-27% глубина лунки по Эриксену 10,3-10,4 мм, коэффициент нормальный анизотропии R = 1,32, коэффициент упрочнения n = 0,23.

Штамповка изделий в ППНП: таза, банки, бидона, цилиндра чайника, крышек прошла без замечаний, дефекта "рыбья чешуя" не наблюдалось, испытание на дефект "рыбья чешуя" производили по методике ГОСТ 24244-80 и методу вылеживания отштампованных и заэмалированных крышек в течение месяца.

П р и м е р 2. Непрерывнолитые слябы стали химического состава, мас. % : С 0,050; Si 0,03; Mn 0,33; Al 0,047; Р 0,041; V 0,018; Cr 0,03; Ni 0,05; Сu 0,09; S 0,018; N 0,0107 прокатывали вгорячую на толщину 2,6 мм с Т_кп 840-855^oC и Т_см 700-715^oC (cоответствует указанной зависимости Т_cм от содержания фосфора и алюминия в стали). После травления металл прокатывают вхолодную на толщину 0,8 мм (ε 72% ). Шероховатость верхнего рабочего валка последней клети стана "1700" R¹_а 1,5 мкм, нижнего валка R²_а 0,7 мкм (соотношение шероховатостей соответствует указанной формуле). Отжиг производят с непрерывным нагревом металла в колпаковых печах, температура отжига 720^oC. Далее проводят дрессировку с обжатием 0,7-0,9% .

Механические свойства готовой стали следующие: σ 24-27 кг/мм²; σ_в 36-38 кг/мм², δ_ч 33-35% ; δ₁₀ 38-41% , δ_p 22-25; глубина лунки по Эриксену 10,1-10,3 мм, коэффициенты R = 1,31; n = 0,22.

Замечаний при штамповке различных заготовок посуды и "рыбьей чешуи" на готовых изделиях не было. (56) Журнал "Сталь" N 1, 1985, с. 49-52.

Патент Японии N 62-16253, кл. С 21 D 9/45, 1987.

Авторское свидетельство СССР N 1667957, кл. В 21 В 1/38, 1991.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛОС ХОЛОДНОКАТАНОГО ЛИСТОВОГО ПРОКАТА ДЛЯ ЭМАЛИРОВАНИЯ ИЗ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ ТИПА 08, ЛЕГИРОВАННОЙ ФОСФОРОМ (0,04 - 0,10 МАС. % ) И АЛЮМИНИЕМ (0,02 - 0,08 МАС. % ), включающий горячую прокатку с температурой окончания прокатки 830 - 860^oС, принудительное охлаждение перед смоткой полосы в рулон, смотку в рулон при 680 - 760^oС, холодную прокатку с обжатием 64 - 75% , рекристаллизационный отжиг при 680 - 750^oС и дрессировку, отличающийся тем, что полосу сматывают в рулон с температурой, зависящей от содержания алюминия и фосфора в стали T_см = 650 + 200 (4P + Al) ±10^oС, а холодную прокатку в последней клети стана ведут на разношероховатых рабочих валках с соотношением шероховатостей верхнего валка к нижнему, зависящей от содержания фосфора в стали R_a1 / R_a2= (0,67+33,3P )±0,15, где R_a1 - шероховатость верхнего валка; R_a2 - шероховатость нижнего валка, при этом с валком с большей шероховатостью взаимодействует поверхность полосы, контактирующей с нижним валком при горячей прокатке.